淺埋暗挖法在隧道施工中的應用研究

賈堅華

(山西省晉中路橋建設集團有限公司)

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淺埋暗挖法在隧道施工中的應用研究

賈堅華

(山西省晉中路橋建設集團有限公司)

摘要：在我國內陸及沿海地區廣泛存在軟土地質，特別是在城里內部進行隧道施工中常遇到土體的結構穩定性差，對地表沉降控制較為嚴格的情況，這就需要采用淺埋暗挖法進行隧道施工，針對隧道工程中淺埋暗挖法中的CRD法開挖隧道展開研究。

關鍵詞：淺埋暗挖；隧道工程；CRD法

1引言

在城市隧道或管道施工中大多需要采用淺埋暗挖法進行施工。在淺埋暗挖法隧道施工中需要重點解決兩個方面的問題，一個是隧道在成洞過程中圍巖的穩定性，另外一個是控制好地表的沉降量大小。所以在淺埋暗挖法施工過程中一般是要在進行初期支護的基礎之上再進行一次二次襯砌，通過初期支護能夠為隧道結構提供一定的安全保證，二次支護跟初期支護形成共同體來承受隧道所受到的地震荷載等相關特殊荷載。淺埋暗挖法隧道施工中的支護方式主要有錨噴支護、大管棚支護、小導管注漿等方式。目前在隧道淺埋暗挖法施工中較常采用的施工技術為CRD法，也就是十字隔墻法，該施工技術能夠較好的解決大跨度的淺埋結構施工難度大的問題，其主要技術特點是將隧道的大斷面簡化為小斷面開挖，使得每一個施工階段都能夠形成一個完整的受力體系，減小了地表的沉降量，保證了隧道斷面結構的穩定性。

2隧道施工中淺埋暗挖法施工研究

2.1　CRD法施工方案研究

隧道施工中提供承載能力的主要為巖體結構，所以在施工過程匯總要盡量減少對圍巖結構穩定性的破壞，通過相關支護結構跟圍巖共同發揮作用來控制圍巖的變形，在淺埋暗挖施工過程中需要對施工中的各個階段的變形和位移做好檢測。控制好地下水對隧道施工的影響，做好相關臨時支撐，通過圍堰支護來保證隧道整體受力的穩定性，避免施工過程中或隧道運營支護出現塌方、不均勻沉降等安全事故。

CRD法施工一般分為四步進行開挖和支護，相鄰步驟之間的間距控制在5 m左右，在開挖斷面之前需要進行超前小導管施工，通過導管進行注漿作業，以提高周圍地層的結構穩定性。早隧道的初期支護和二次襯砌過程中都需要做好回填注漿工作。淺埋暗挖法施工中不可避免需要設置相關臨時支撐，臨時支撐的設置會引起較大的地表沉降，所以施工過程中要采用相關措施來減輕對地層的擾動，分散支撐底板所受到的壓力。

2.2　洞口端圍護研究

在隧道淺埋暗挖施工中常遇到隧道斷面內的存在處于不穩定狀態的粉砂層，為了保證隧道兩端土體的穩定性，需要在進行開挖之前在隧道的兩端設置間距為1.5 m的鉆孔樁，并且在兩端的樁頭外側設置三排直徑為100 cm的旋噴樁，以起到止水的目的，旋噴樁一般是深入到隧道底以下2 m左右。

2.3　大管棚超前支護

隧道管棚支護要在地層內部形成一個穩定的拱殼結構，主要是通過鋼管和鋼拱架組成。在管棚的后端通過導向管將其固定在混凝土套拱內，光管按照一定的間隔和適當的外插角向前頂進，從而在隧道開挖的輪廓線外圍形成拱殼結構。待鋼管進入地層內部支護通過預留的開孔進行注漿作業，注漿能沿地層內部裂隙前進，從而在隧道開挖斷面周圍形成預支護體系。有效的提高了圍巖的穩定性，減小了地層的位移，一般鋼管開孔直徑在10~16 mm作業，開孔間距控制在15~20 cm作業，開孔以梅花形方式進行布置。

梁的效應，管棚前端的鋼管要嵌入到圍巖內部，在隧道推進方向布置的一端跟初次支護結構連接在一起，這就形成了縱向的支撐梁結構，縱向支撐能夠大幅提高豎向的承載能力。拱的效應，在隧道的橫斷面方向，如果不進行超前管棚支護，拱形圍巖必須要依靠兩側的側墻體來保證受力的穩定性，進行超前管棚支護之后，可以在各個支護單元之間形成拱的效應，從而建立其新的受力平衡，有效的較小拱形圍巖的側墻受力。強化巖體效應，利用注漿泵通過預留在鋼管內開挖進行注漿作業，漿液進入地層縫隙內部提高了圍巖的強度和抗變形能力。

2.4　超前小導管及掌子面注漿加固

超前小導管注漿采用直徑為42 mm的小導管進行注漿加固，相鄰小導管之間的間距控制在40 cm左右。小導管的長度選擇為3 m。導管的頂進角度與水平方向呈一定角度。超前小導管要在隧道斷面內全布置。小導管一般采用無縫鋼管，在管周圍設置8 mm的注漿孔。小導管要重點對隧道的頂板和側墻進行注漿作業。

為保證隧道開挖過程中的安全性和穩定性，有效的減小地表產生的沉降，需要采取預先開挖處掌子面，對掌子面范圍以外的范圍地層進行注漿加固。每3 m作為一個注漿循環。

2.5　鎖腳錨管施工

在淺埋暗挖施工過程中為了控制隧道的位移及沉降，可以在隧道的側墻腳位置處采用工字鋼對稱進行錨固支撐。支撐工字鋼采用中空結構，以便于進行注漿作業。

2.5　小間距巖柱加固

對于淺埋暗挖中的小間距隧道，為了保證隧道開挖過程中相鄰隧道的結構安全，減小相鄰隧道的中間巖柱的承載力大小，在施工過程中對隧道的中間巖柱提出了較高的承載能力要求。常采用的加固措施主要有在中間巖柱部分采用小導管進行注漿，或者是采用對拉錨管進行加固。

當采用小導管注漿作業時要注意導管不能侵入到隧道的建筑界限之內。小導管注漿采用的注漿液一般為水泥-水玻璃也，要對注漿導管施加一定的注漿壓力，通常選擇為0.5~1.0 MPa，水泥和水玻璃的比例控制在1∶0.5左右，注漿結束時適當的提高注漿的壓力，以便于起到穩固漿液的作用。

采用對拉錨桿加固中間巖柱方法時，通過錨桿可以對中間巖柱進行二次注漿作業，之后進行雙向張拉，錨桿設置要

按照梅花形進行布置，為了保證中間巖柱結構的整體穩定性，在張拉錨管或進行小導管注漿作業的過程中可以采用工字鋼進行縱向支護，以改善巖柱的整體受力平衡。

3淺埋暗挖法沉降控制措施

3.1　嚴格遵循施工質量控制原則

在隧道淺埋暗挖施工中要做好超前支護，嚴格控制注漿的質量，控制好CRD開挖法開挖過程中的單次掘進距離，加強支護措施，對隧道斷面內和地表的變形、位移做好日常監測。通常利用超前小導管進行注漿能夠起到較好的支護效果，但是在施工過程中要特別注意注漿的效果，對于注漿的時間、順序、材料和配合比組成要進行嚴格控制。按照隧道掘進的速度盡量減少對地層的擾動，在進行初期支護過程中要進行保證圍堰具有一定的強度和剛度，根據實際情況及時做好臨時支護。

3.2　對土體特性進行改善

在淺埋暗挖施工過程中常遇到軟土地質狀況，所以需要對隧道開挖過程中周圍的土體進行局部的加固處理，通過局部加固一方面可以改善土的特性，提高其適用性。另外一方面可以保證隧道斷面開挖支護能夠形成自然的拱形斷面，便于后續的支護施工。結合施工現場的地質狀況可以采用水泥注漿或化學注漿。

3.3　地下水排放

在淺埋暗挖隧道施工中地下水是影響隧道工程施工的一種關鍵因素，做好隧道開挖斷面和影響范圍內的隧道排水能夠有效的提高土層的結構強度，保證施工過程中的安全。但是對于沙礫層等特殊土層在施工過程中也要注意避免地下水的過度排放，這會導致地層發生超固結現象，引起地表大范圍內的沉降。針對特殊土層結構可以采用旋噴樁等止水措施，阻斷地下水的滲透通道，要建立縮短抽排水的時間。在開挖完掌子面之后要對開挖面周邊和掌子面范圍內做好注漿作業，待相關防護措施設置到位后及時調整超前小導管等支護參數的設置，保證注漿的效果。

3.4　加強初期支護，及時做好二次襯砌

初期支護施工完成之后，自身還存在一個徐變的過程，所以初期之后要在超前支護的基礎之上進行。初期支護完成之后隧道內部仍然存在一個應力調整的長期過程，特比是地下水較為豐富的地段，孔隙水仍然能夠在大范圍內對隧道產生影響，長期發展會引起地表大范圍的沉降。所以在初期支護完成之后及時進行二次襯砌施工，以保證隧道整體結構的穩定性。

參考文獻：

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[3]易小明,張頂立.淺埋大跨隧道下穿建筑物時的變形控制標準[J].都市快軌交通，2008，21(6).

收稿日期：2014-12-21

中圖分類號：U445

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2015)08-0109-01